[发明专利]一种用于印染废水处理的结构化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于催化氧化处理印染废水的结构化催化剂的制备方法。  

背景技术

印染废水来源于印染工业中的各个生产环节，主要包括印染生产中漂染过程排出的煮练废水、退浆废水、丝光废水和漂白废水、染色印花过程排出的染色废水和印花废水、整理过程排出的碱减量废水，整理废水等。印染废水水质较复杂，排放量大，COD值高，色度大，可生化较差，有毒有害物质多。随着经济的发展，人们对环境问题越来越关注，废水的排放标准也越来越严格。在处理过程中如何有效脱色、降低COD值、提高可生化性和减少有害物质的残留成为一项急需解决的问题。印染废水处理对象主要为化学需氧量高，不易生物降解或生物降解速度缓慢的物质。用常规的水处理方法难以达到理想的效果，废水的水质和水量随生产工艺的变化千差万别，很难开发出一种具有普遍性的水处理工艺。为了解决印染废水对环境的污染，人们采用了不同方法与技术进行了各种处理途径的探索，并取得了一定的进展。其处理方法主要有混凝法、生化法、电解法、光催化法、催化氧化法等。混凝法运行费用较高，泥渣较多且脱水困难，适用的pH范围较窄，对亲水性染料处理效果较差。生化法占地面积大，处理条件要求苛刻，且效果不是很理想。电解法效果稍好，但是能耗较大，处理成本较高，不适合广泛应用。各种处理方法有各自的优点，同时也存在一定的局限性。不少研究者对上述污水处理方法进行了研究，专利CN1830823A公布了一种由活性膨润土、活性凹凸棒石粘土、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺组成的印染废水处理剂的制备方法；专利CN102167416A公布了一种污水处理光催化剂的制备方法；CN102383069A公布了一种用于印染废水处理的铁基非晶合金的制备方法。 

近年来，国内外有不少研究人员采用催化氧化技术对染料废水进行处理，取得了较好的处理效果。催化氧化法是通过强化传统化学氧化法，促进催化剂产生高活性的离子或基团发生链式反应，从而降解水中的有机物，使难降解的有机物彻底被氧化分解成小分子而不造成二次污染。因此，随着新材料的研制开发，催化剂制备技术的不断完善，催化氧化法处理印染废水将会得到更广泛的应用。与均相催化技术相比，非均相催化技术具有催化剂不易流失，工艺简单，使用量少，催化剂回收和再利用简单，对不同种类的废水处理效率高、适应性强等显著优点，具有良好的应用前景。  

发明内容

技术问题：本发明提供一种用于印染废水处理的结构化催化剂及其制备方法。       

技术方案：本发明的用于印染废水处理的结构化催化剂，包括主催化剂、助催化剂、活性氧化铝和堇青石陶瓷，主催化剂为Cu、Fe、Mn中任意一种元素的可溶性硝酸盐，助催化剂为Ce、Ni、Co中任意一种元素的可溶性硝酸盐，主催化剂元素与助催化剂元素的摩尔比为8：1~10：1，活性氧化铝摩尔数与主催化剂和助催化剂中硝酸盐总摩尔数之比为1：15×10^-4~1：25×10^-4。

本发明的制备用于印染废水处理的结构化催化剂的方法，包括以下步骤： 

1）堇青石蜂窝陶瓷载体的预处理：取规格一致的堇青石蜂窝陶瓷载体，用砂纸将外表面打磨平整，置于冰醋酸中浸泡1~2小时后用蒸馏水冲洗，110~120℃下干燥1~1.5小时，在550~600℃下焙烧2~3小时，然后置于空气中自然冷却，备用；

2）按活性氧化铝摩尔数与主催化剂和助催化剂中硝酸盐总摩尔比为1：15×10^-4~1：25×10^-4的要求称取相应质量的活性氧化铝载体，研磨成粉状过80~200目筛后，用蒸馏水洗至中性，然后进行预处理：在30~60 ℃条件下，依次置于HNO₃稀溶液、NaOH稀溶液、H₂O中进行酸洗、碱洗、水洗后，浸泡在水中2~5小时取出；

最后将预处理后的活性氧化铝载体在300~500℃下煅烧，在空气中自然冷却后，在80~150 ℃下烘7~10小时，以备后用；

3）按照摩尔比为8：1~10：1分别称取主催化剂和辅助催化剂，然后采用等体积浸渍法将主催化剂和辅助催化剂负载到活性氧化铝载体上，具体方法为：首先根据活性氧化铝载体的质量确定溶解催化剂的水量，将主催化剂和辅助催化剂置入水中配制成溶液，然后将步骤2）处理过的活性氧化铝载体浸渍到溶液中放置12~24小时；

4）将步骤3）处理过的活性氧化铝载体在80~150 ℃下烘7~10小时直至干燥；然后在400~600 ℃下煅烧2~6小时后研磨成粉末，得到粉末催化剂；